1.1我们的宇宙 课件-2024-2025学年华师大版九年级下册科学

第1章 宇宙的起源与演化 华师大版九年级下册 宇宙无边无际，包容天地万物，是自然界一切物质的总称。 爱因斯坦说过，宇宙是可以理解的。今天的人类凭借着日益发展的科学技术，正在理解宇宙的道路上不断前进。 第1节 我们的宇宙 自古以来，人们就一直对宇宙怀有难以割舍的好奇情结。 宇宙有多大？宇宙的年龄有多长？宇宙有着怎样的结构？ 宇宙是从来如此，还是在不断演化？ 这些问题曾使无数人魂牵梦萦。 思考与讨论 你还记得在七年级学过的天文知识吗？请你回忆一下，并填写下面空格： 1. 地球的平均半径是_______km，地球离太阳的平均距离是_________km； 2. 太阳的直径是 km，约是____________分之一光年； 3. 银河系的直径是______光年，约是太阳直径的____________倍； 4. 银河系外还有许多星系，称为______星系，最远的超过_____亿光年。 河外 6371 1.496 ×108 6.955×105 1.35×107 8万 5.4 ×1011 100 银核 1、天体系统的层次： 宇宙中存在各种各样的天体，按照这些天体在结构特点（包括体积和质量）、运动规律上的相似性和差异性，天文学家把它们归属于行星、恒星、星团、星系等不同的天体层次。 （1）行星：自身不发光，行星依附于恒星，在一定的轨道上围绕着恒星运动的天体。地球是太阳的行星。 （2）恒星：自身发光发热的天体。太阳是离地球最近的恒星。 （3）星团：众多的恒星在引力的作用下形成星团。由十几颗到几千颗恒星组成的，结构松散，形状不规则的星团，属于疏散星团；由上万颗到几十万颗恒星组成，整体像圆形，中心密集的星团，属于球状星团。 （4）星系：由几亿甚至上万亿颗恒星、星际气体以及尘埃物质构成的更大的天体系统。 一、宇宙中的天体系统 1.天体系统层次的划分 行星 恒星 星团 星系 2、星系是构成宇宙的基本单位 星系是宇宙的基本组成部分。现在知道宇宙中大约有1000亿个星系，我们所在的星系称为银河系，银河系以外的星系称为河外星系。银河系只是宇宙中星系最普通的一员。 河外星系 银河系 离我们最近和最远的星系 小 资 料 在观测到的星系中，最近的大麦哲伦星系离地球有16万光年，仙女座星系离地球200万光年。 而观测到的最远的星系离地球有100多亿光年之遥。远在100多亿光年外的星系我们还无法观测到。 当我们想知道宇宙在大尺度上的物质分布情况时，我们应该去观测星系还是恒星？ 要了解宇宙的运动和物质分布等情况，必须考察星系的运动和分布。 思考与讨论 宇宙中天体的分布非常松散，宇宙中除了未知的暗物质，大部分的物质都集中在星系。星系是宇宙的基本组成部分，星系与星系之间的距离是星系大小的几十倍至几百倍。宇宙如此巨大，地球、太阳、银河系在宇宙中，都不过是微不足道的一小点。所以讨论宇宙大尺度上的物质分布的时候，适合观测的是星系。 1、宇宙在比星系更大的尺度上分布是均匀的： （1）20世纪30年年代，天文学家观测了许多星系，发现星系大体上呈均匀分布。 （2）近30多年来，天文学家进一步发现，星系的分布虽然并不绝对均匀，但是在更大的尺度上（109光年以上），宇宙中物质的分布是均匀。 二、宇宙的大尺度分布 2、宇宙在大尺度上是各向同性的： 宇宙在大尺度上不但是均匀的，而且观测者在各个不同方向上观测到的宇宙状况也相同，这说明宇宙在大尺度上还是各向同性的。 3、宇宙是无边的： 既然宇宙在大尺度上是均匀的和各向同性的，那么宇宙各处的状况和特性在大尺度上也应该是相同的，而且宇宙一定是无边的。因为如果宇宙有边，那么在边界处观测到的宇宙就会和其他地方观测到的宇宙不一样，就会和宇宙是均匀与各向同性的这一结论发生矛盾，所以宇宙是无边的，同样宇宙也是没有中心的。 思考与讨论 根据宇宙是均匀和各向同性的这一结论能推断宇宙是没有中心的吗？请说出你的理由。 能。 星系之间的相对位置会变化吗？ 天文学家在观测星系时，发现来自星系的光谱线并不在标准的波长位置上，所有谱线的波长都变长，即颜色变红了，也就是说谱线向红端移动了，这个现象移为河外星系的谱线红移。 用多普勒效应来解释河外星系谱线红移，可以推断星系之间正在相互退行远离。 三、膨胀的宇宙 多普勒效应： 多普勒效应是波源和观察者之间有相对运动时，观察者接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象。 远方急驶过来的火车的鸣笛声变得尖细，离我们而去的火车鸣笛声变得低沉，就是多普勒效应的现象。 思考与讨论 你在生活中遇到过多普勒效应吗？ 2. 火车鸣笛声变尖，说明声波的波长变长还是变短？ 火车鸣笛声变得低沉，说明声波的波长变短还是变长？ 变长 变短 当一架飞机从头顶呼啸着远去时，可以听见声音的声调由高逐渐变低。 3. 如果多普勒效应也适用于光源运动，即光源运动也会导致观测者观测到光波波长的变化，你能用多普勒效应解释河外星系的谱线红移吗？ 恒星相对我们太阳系存在视向运动。当一个恒星相对我们太阳系运动而且方向背着我们而去时，那么我们观测到这个恒星的光的频率会变低，或者说波长会变长（向红端移动）；当一个恒星向着我们太阳系飞驰而来时，可以观测到这颗恒星的频率变高，或者说波长变短（向蓝端移动），这种现象称为多普勒效应。 星系之间的相互远离表明，随着时间的推移，星系与星系之间的距离会变得越来越大，我们就说，宇宙正在膨胀。 星系之间的退行是相互的，即在每一个星系上都观测到其他星系离它而去。所以，宇宙膨胀是没有中心的膨胀。 活动： 体验没有中心的膨胀 1. 把气球吹成球形（吹时不要过分用力，为下一步吹得更大留余地）； 2. 用沾有墨汁的毛笔在气球表面均匀地画上小圆点； 3. 把气球吹大至排球大小； 4. 观察气球上任意一个黑点与其周围其他圆点之间的距离。 你能通过黑色圆点之间距离的增大找出哪个圆点位于这些圆点的中心吗？说说你的理由。 当气球被吹大时，每两个小圆点间的距离都在增大，且气球越大，两点间的距离增大越快。 若气球代表宇宙；小圆点代表星系；则说明，宇宙在膨胀时，是没有中心的。 类比法 该实验应用的主要科学方法是 。 阅读P7：天文学家—哈勃 了解哈勃和哈勃望远镜， 说说哈勃最重要的贡献有哪些？ 哈勃 1924年 率先确认银河系外还有后来被称为河外星系或星系的遥远恒星系统 1922年至1926年 对星系进行了分类，建立了星系形态的哈勃序列 1929年 提出了著名的哈勃定律 1926 年到1936 年 通过对星系的观测确定在不同距离上的星系分布是均匀的 $$